(57)【要約】【課題】トナー収容容器（ホッパ）内のトナーを低ストレスでトナー担持体へ均一に供給でき、かつ、電荷付与可能に構成することにより、常に画像濃度が均一でドット再現性の良い高画質画像が得られる現像装置および画像形成装置を実現し提供する。【解決手段】流動化粒子を添加した凝集度４％以上１２％以下のトナー３を収容するホッパ４と、ホッパ４内のトナー粒子群を流動化させるアジテータ５と、潜像を形成された像担持体１に対向してホッパ４内に配置され像担持体１上の潜像にトナー３を付着させるトナー担持体２とを有し、アジテータ５で流動化させたトナー粒子群の流動化状態時にトナー担持体２に接触した時のトナー３のトナー担持体２に対する付着力が、トナー間付着力より大きくなるように構成され、かつ、トナー担持体２に供給するトナー３へ電荷を付与する電荷付与手段８がトナー担持体２に対向して配置されている現像装置１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動化粒子を添加した凝集度４％以上１２％以下の非磁性１成分の現像剤としてのトナーを収容するトナー収容容器と、該トナー収容容器内のトナー粒子群を流動化させる流動化手段と、潜像を形成された像担持体に対向して上記トナー収容容器内に配置され上記像担持体上の潜像にトナーを付着させるトナー担持体とを有する現像装置であって、
上記流動化手段で流動化させたトナー粒子群の流動化状態時に上記トナー担持体に接触した時のトナーの上記トナー担持体に対する付着力が、トナー間付着力より大きくなるように構成され、かつ、上記トナー担持体に供給するトナーへ電荷を付与する電荷付与手段が上記トナー担持体に対向して配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
上記流動化手段は、上記トナー粒子群にエア流れを供給するエア流れ生成手段であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、
上記流動化手段は、上記トナー収容容器に当接して、該トナー収容容器内のトナー粒子群に振動を与える振動部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、
上記流動化手段は、トナー収容容器内に配設され回転可能な軸を備えその周りに軸の回転と共に移動する羽根を有し、上記トナー収容容器内のトナーを上部に持ち上げた後、上記トナー担持体表面に落下させる機能を有する攪拌部材からなることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像装置において、
上記トナー担持体を、無端ベルト状としたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５記載の現像装置において、
上記トナー担持体の表層となる部分を上記無端ベルト状の可撓性部材で形成し、かつ、上記像担持体へのトナー供給領域と対向する位置に凹凸を形成された回転駆動可能なローラ状部材を配置し、上記可撓性部材が該ローラ状部材と別のローラ状部材との間に巻き掛けられる際の張力を調整することで、上記凹凸の高さを調整することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置において、
上記電荷付与手段は、放電可能なワイヤチャージャであることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置において、
上記電荷付与手段は、放電可能なローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像装置において、
トナーと逆極性の帯電特性を有した粒子形状のトナー帯電部材を、上記トナー収容容器内のトナーに混合し帯電させて、上記トナー収容容器および上記トナー担持体間に電界を形成してトナーを供給することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の現像装置において、
上記トナー帯電部材は、導電性樹脂であることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一つに記載の現像装置において、
使用するトナーの形状が、投影時に円形度が９０％以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一つに記載の現像装置を、予め潜像を形成した像担持体に対向して配置し、該現像装置の上記トナー担持体と上記像担持体との間に電界を形成して現像を行うことで顕像化し、該顕像を被転写媒体に転写する転写工程、定着工程を経て画像を得ることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に採用される１成分現像剤を用いた現像装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に採用される非磁性１成分現像剤としてトナーを用いた従来の１成分現像装置では、図１０（ａ）に例示するように、矢印方向に回転するトナー担持体である現像ローラ２００にトナー３を供給するために、トナー供給部材として可撓性を有する発泡性材料である、例えばスポンジローラからなる供給ローラ３００をトナー３を介して現像ローラ２００に擦るような態様で接触させることで、担持するトナー３を摩擦帯電させつつ、現像ローラ２００（トナー担持体）に付着させることで供給を行っている。
【０００３】
また、図１０（ｂ）に例示するように、現像前にトナー薄層を整えるために規制部材としての規制部材４００をトナー３を介して現像ローラ２００（トナー担持体）へ当接させて圧接する様態で、ある所定の層厚に均すことを行い、潜像担持体と対向して現像が行われるようになっている。
上述のトナー供給時とトナー薄層形成時にトナー３に強いストレスが与えられるので、樹脂で形成されたトナーを使用するプロセスではトナーが劣化してしまう。具体的には、トナー母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤のトナー樹脂内部への埋没であり、埋没することで流動性が低下してトナー担持体、規制部材に付着し易くなる。さらに摩擦熱も加わることで溶解してしまうことで、所謂トナー担持体へのフィルミング、規制部材へのトナー固着と言われる状態が発生する。トナー担持体と摩擦帯電するシステムでは、表層がトナー樹脂で覆われてしまうことでトナー同士の摩擦帯電と同じこととなり、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に現像量が低下して画像品質が低下する。
【０００４】
環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギー低減の観点から、特に定着工程で消費するエネルギーを低減するためにトナーの溶解温度を低下させてきている。さらに定着時の離型性を良くするために、従来の定着部材へのオイル塗布方式からトナー内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。これらの点も上記問題を時間的にさらに加速する要因になってきている。
【０００５】
上述の背景技術の下で、１成分現像装置の従来例として特許文献１（特開２００５−９１９５９号公報）が挙げられる。特許文献１では、供給部材によるトナー供給直後に流動化部材をトナー担持体周辺に設けた後、規制部材を当接させるので、流動化効果は得られてもトナーに与える供給、規制部材による機械的ストレスは従来と同じと考えられ、劣化時間は従来と変わらないものとなっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、１成分現像における上述した問題点・事情に鑑みてなされたものであり、トナー収容容器（ホッパ）内のトナーを低ストレスでトナー担持体へ均一に供給でき、かつ、電荷付与可能に構成することにより、常に画像濃度が均一でドット再現性の良い高画質画像が得られる現像装置およびこれを用いた画像形成装置を実現し提供することを主な目的とする。
【０００８】
請求項ごとの発明の主たる目的を挙げれば、以下のとおりである。
請求項１、１２記載の発明の目的は、均一な層厚でトナーを供給し、担持させ、電荷を付与すると共にトナーの劣化を抑制できる現像装置および画像形成装置を実現し提供することにある。
請求項２〜６、１２記載の発明の目的は、均一な層厚でトナーを供給し、担持させ、電荷を付与すると共にトナーの劣化を抑制できる現像装置および画像形成装置を実現し提供することにある。
請求項７、８、１２記載の発明の目的は、トナーへのダメージを最小限にして電荷付与効率を向上できる現像装置および画像形成装置を実現し提供することにある。
【０００９】
請求項９、１０、１２記載の発明の目的は、トナーの供給効率を向上できる現像装置および画像形成装置を実現し提供することにある。
請求項１１、１２記載の発明の目的は、トナーの流動化効率を向上できる現像装置および画像形成装置を実現し提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・構成を採っている。
請求項１記載の発明は、流動化粒子を添加した凝集度４％以上１２％以下の非磁性１成分の現像剤としてのトナーを収容するトナー収容容器と、該トナー収容容器内のトナー粒子群を流動化させる流動化手段と、潜像を形成された像担持体に対向して上記トナー収容容器内に配置され上記像担持体上の潜像にトナーを付着させるトナー担持体とを有する現像装置であって、上記流動化手段で流動化させたトナー粒子群の流動化状態時に上記トナー担持体に接触した時のトナーの上記トナー担持体に対する付着力が、トナー間付着力より大きくなるように構成され、かつ、上記トナー担持体に供給するトナーへ電荷を付与する電荷付与手段が上記トナー担持体に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記流動化手段は、上記トナー粒子群にエア流れを供給するエア流れ生成手段であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記流動化手段は、上記トナー収容容器に当接して、該トナー収容容器内のトナー粒子群に振動を与える振動部材であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記流動化手段は、トナー収容容器内に配設され回転可能な軸を備えその周りに軸の回転と共に移動する羽根を有し、上記トナー収容容器内のトナーを上部に持ち上げた後、上記トナー担持体表面に落下させる機能を有する攪拌部材からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像装置において、上記トナー担持体を、無端ベルト状としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の現像装置において、上記トナー担持体の表層となる部分を上記無端ベルト状の可撓性部材で形成し、かつ、上記像担持体へのトナー供給領域と対向する位置に凹凸を形成された回転駆動可能なローラ状部材を配置し、上記可撓性部材が該ローラ状部材と別のローラ状部材との間に巻き掛けられる際の張力を調整することで、上記凹凸の高さを調整することを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置において、上記電荷付与手段は、放電可能なワイヤチャージャであることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像装置において、上記電荷付与手段は、放電可能なローラであることを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像装置において、トナーと逆極性の帯電特性を有した粒子形状のトナー帯電部材を、上記トナー収容容器内のトナーに混合し帯電させて、上記トナー収容容器および上記トナー担持体間に電界を形成してトナーを供給することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の現像装置において、上記トナー帯電部材は、導電性樹脂であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか一つに記載の現像装置において、使用するトナーの形状が、投影時に円形度が９０％以上であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか一つに記載の現像装置を、予め潜像を形成した像担持体に対向して配置し、該現像装置の上記トナー担持体と上記像担持体との間に電界を形成して現像を行うことで顕像化し、該顕像を被転写媒体に転写する転写工程、定着工程を経て画像を得ることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上記課題を解決して新規な現像装置および画像形成装置を実現し提供することができる。請求項ごとの効果を挙げれば、次のとおりである。
請求項１、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナーを摩擦帯電させずに非静電的付着力で付着させ、非接触で帯電を行うことにより、トナーは従来のような機械的なストレスを受け難くなるので、経時でもトナー劣化を抑制でき、画像品質を維持することができる。
【００２３】
請求項２，１２記載の発明によれば、上記構成により、エア（空気）を含み流動化しているのでトナー担持体とのトナーの接触確率が増加して均一に供給できる。
【００２４】
請求項３、１２記載の発明によれば、上記構成により、振動によりトナー間付着力が弱まりトナー担持体との接触確率が増加して均一に供給できる。
【００２５】
請求項４、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナーの攪拌機能も得られるので、現像残トナーも均質に混ぜ合わされ、トナー特性の変化を低減できる。
【００２６】
請求項５、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナー供給領域を広くできるので、トナー粒子群との接触確率が増加して均一に供給できる。
【００２７】
請求項６、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナー担持体への付着量を制御できるので、より画像品質が向上する。
【００２８】
請求項７、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナー薄層状態にあるので、均一に放射され、均一な帯電量が得られる。
【００２９】
請求項８、１２記載の発明によれば、上記構成により、トナー担持体との最近接領域が広くなることにより放電量が安定するので、均一な帯電量が得られる。
【００３０】
請求項９、１２記載の発明によれば、上記構成により、電界を形成して供給量を制御できるので、均一に供給できる。
【００３１】
請求項１０記載の発明によれば、上記構成により、除電できるので連続的な帯電動作を行うことが可能となる。
【００３２】
請求項１１，１２記載の発明によれば、上記構成により、添加剤の被覆率が向上するので、流動性が得られ易く、より均一な層厚分布で供給可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図を参照して、本発明を実施するための最良の形態および実施例を含む実施形態を説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
実施形態および変形例等に亘り、同一の機能を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。公開特許公報等の構成要素を引用して説明する場合は、その符号に括弧を付して示し、各実施形態等のそれと区別するものとする。
【００３４】
まず、図８および図９を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成とともに動作を説明する。図８に基づいて、本発明を適用する画像形成装置の全体構成を説明する。同図に示す画像形成装置は、その一例としてのフルカラー画像形成装置５０であり、４色のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色毎に像担持体としての感光体、現像手段としての現像装置等を具備し、各色のトナー像をシート状記録媒体の一例としての転写材（以下、さらに具体的な「転写紙」で説明する）に順次転写することにより、フルカラー画像を形成するタンデム方式の装置構成である。
【００３５】
図１において、符号４５は、フルカラー画像形成装置５０の装置本体を示す。フルカラー画像形成装置５０の装置本体４５内には、像担持体としての４個の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが左斜め上方向に図において右から左へとこの順に並んで配設されている。各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋには、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色の画像を形成するための画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋが配置されている。これらの画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋによりフルカラー画像を形成する。各色の画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋは、それぞれ同じ構成および動作を行うようになっているため、最右方部に配置されたイエロー（Ｙ）の画像形成部４２Ｙについてのみ説明し、他の画像形成部４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋについては同じ部分に同一のアラビア数字を付すとともにその色を表す英字を添えることで説明を省略する。
【００３６】
画像形成部４２Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ（以下、「感光体ドラム１Ｙ」という）と、この感光体ドラム１Ｙの周りに配設されイエロー（Ｙ）画像を繰り返し形成するための帯電手段としての帯電装置２２Ｙ、図示を省略した露光手段としての露光装置から照射される露光２４Ｙ、現像手段としての現像装置（以下、「現像器」ともいう）２３Ｙ、クリーニング手段としてのクリーニング装置２６Ｙ等から構成されている。
【００３７】
感光体ドラム１Ｙは、装置本体４５の図示しない筐体側板に図１において時計回りに回転自在に支持されている。前記露光装置は、画像信号に応じてレーザ光を生成照射する図示しないレーザダイオード（ＬＤ）、このＬＤから照射されたレーザ光を走査するポリゴンミラー（図示せず）等からなるレーザ光走査光学系（図示せず）を有していて、露光２４Ｙがなされる。
各画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの配置位置の図１において下方には、シート状記録媒体である転写材の一例としての転写紙Ｐを吸着し搬送する搬送転写ベルト２５が対向して張設されている。搬送転写ベルト２５は、駆動ローラ３５と従動ローラ３７との間に掛け渡されて図中矢印方向（反時計回り）に走行搬送するようになっている。搬送転写ベルト２５は、転写紙Ｐを静電吸着・担持し搬送する搬送転写手段ないし被転写媒体搬送手段として機能する。
【００３８】
各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに対向する図１において下方には、搬送転写ベルト２５を挟んで接触転写手段としての転写ローラを備えた転写装置２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋが配設されている。各転写装置２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋは、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像を搬送転写ベルト２５により静電吸着されて搬送される転写紙Ｐ上に電界の作用で転写する周知の機能を有する。転写紙Ｐは、装置本体４５の下部に配設された給紙部３９−１〜３９−３の何れか一つの給紙部が選択されることにより、所定のタイミングをとって搬送転写ベルト２５上に送り出される。
【００３９】
給紙部３９−１〜３９−３は、転写紙Ｐを積載収納しているサイズのみ異なり、同様の構成を有しているため、給紙部３９−１を代表して説明する。給紙部３９−１は、転写紙Ｐを積載収納する給紙カセット４１と、この給紙カセット４１の上方に配設され最上位の転写紙Ｐを１枚ずつ給送する給紙コロ４０と、この給紙コロ４０により給送された転写紙Ｐを所定のタイミングで送り出す一対のレジストローラ１８等とから主に構成されている。給紙コロ４０とレジストローラ対３８との間の転写材搬送路には、図示しない転写材ガイド板および搬送コロ対が配設されている。
【００４０】
転写材搬送路の下流側である図１において装置本体４５の左方部には、搬送転写ベルト２５上から転写紙Ｐを分離するための図示しない分離装置が搬送転写ベルト２５を介して駆動ローラ３５に対向して設けられる。該分離装置の左側には転写紙Ｐに転写された各色のトナー像を溶融加圧定着するための定着ローラおよび加圧ローラを具備する定着装置２９が、さらに定着装置２９の上方には排紙ガイド板（図示せず）を介して一対の排紙ローラ４４が、この排紙ローラ対４４の右方下部にはトナー画像の形成された転写紙Ｐを排出するための排紙トレイ（図示せず）を備えた排紙部４３が配設されている。
【００４１】
次に、フルカラー画像形成時の動作を説明する。
図示しない操作パネルのキー操作等によりフルカラー画像形成の信号が送信されると、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋが所定のタイミングでそれぞれ作動して、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に各色のトナー像が形成される。これを画像形成部４２Ｙで例示すると、感光体ドラム１Ｙが図１中時計回り方向に回転するとともに、その外表面が帯電装置２２Ｙにより一様に帯電された後、露光装置２４Ｙの上記ＬＤから画像信号に応じてレーザ光が照射され、上記ポリゴンミラーにより走査されつつ感光体ドラム１Ｙ上に露光・結像されて、静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙが現像装置２３Ｙに対向すると、現像器２３Ｙ内の現像剤担持体ないしトナー担持体である現像ローラ２００（図９参照）により現像器２３Ｙ内の非磁性１成分の現像剤であるトナー３（図９参照）が感光体ドラム１Ｙと対向する現像領域へ搬送されることで、トナーが感光体ドラム１Ｙの表面に形成された静電潜像に供給・付着されて現像され、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー（Ｙ）の顕像化されたトナー像が形成される。
他色の画像形成部４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋでも、画像形成部４２Ｙと同様にしてトナー像が形成される。
【００４２】
一方、給紙カセット４１にセットされた転写紙Ｐは、給紙コロ４０により取り出され、転写材搬送路に沿ってレジストローラ対３８に送られた後、レジストローラ対３８により、転写紙Ｐの先端が感光体ドラム１Ｙ上に形成された一色目のイエロー（Ｙ）のトナー像にタイミングを合わせて感光体ドラム１Ｙの転写部の転写領域に送られる。
一色目のイエロー（Ｙ）のトナー像転写位置において、転写装置２８Ｙにより形成される電界の作用で、イエロー（Ｙ）のトナー像が転写紙Ｐに転写され、その転写が行われると同時に、転写紙Ｐは搬送転写ベルト２５に静電吸着されて搬送転写ベルト２５により搬送される。このようにしてイエロー（Ｙ）のトナー像が転写された転写紙Ｐは、各色毎に順に設けられた転写装置２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋと各感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋとの間の転写位置に順次搬送され、各感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成されたシアン（Ｃ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、ブラック（Ｂｋ）のトナー像が転写紙Ｐ上に順次転写される。こうして全ての色のトナー像が転写紙Ｐ上に転写されることでフルカラーのトナー像が転写紙Ｐ上に形成される。
【００４３】
フルカラーのトナー像が形成された転写紙Ｐは、上記分離装置により搬送転写ベルト２５から分離された後、定着装置２９へ送り込まれ、定着装置２９によりフルカラーのトナー像が溶融加圧定着されてフルカラー画像が完成し、排紙部４３の排紙ローラ対４４を介して排紙トレイ（図示せず）上に排出される。
【００４４】
一方、クリーニング装置２６Ｙでは、転写紙Ｐに転写し切れずに感光体ドラム１Ｙ表面に残った残留トナー等をクリーニングブレードにより除去され、図示しない廃トナー回収経路を通じて廃トナーボトル３０に回収・貯留される。クリーニング装置２６Ｙを通過した感光体ドラム１Ｙの表面は、その後、帯電装置２２Ｙにより表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。これと同様の動作が、残りの各画像形成部４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋでも同様に行われる。
【００４５】
図９に、フルカラー画像形成装置５０の画像形成部の現像装置周りの構成を示す。図９に示す現像装置周りは、説明の簡明化を図るために、図８に示した画像形成部４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｂｋの何れか一つの現像装置周りを総括的な表現、すなわちトナー色の添え字を削除した符号で表している他、単色の現像装置周りも表している。
図９において、符号１は、像担持体としてのドラム状の感光体（以下、「感光体ドラム」という）を、符号２３は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を顕像化（可視像化）すべく現像する現像手段としての現像装置（以下、「現像器」と言い替える）を示す。
感光体ドラム１は、例えば図８に示した感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの総括的な表現であり、現像装置２３も例えば図８に示した現像装置２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂｋの総括的な表現である。
【００４６】
感光体ドラム１は、光導電性を有し表面に静電潜像を形成する感光体であり、例えば周知の有機感光体からなる。感光体ドラム１は、図９中矢印で示す時計回りに駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。像担持体は、感光体ドラム１に限らず、例えば無端ベルト状の感光体であってもよい。
感光体ドラム１の周りには、図８に示したと同様に図９中矢印で示す回転方向の順に、同図のほぼ真上に配置された図示しない帯電装置、図示しない露光装置からの露光、現像器２３、図示しない転写装置、図示しないクリーニング装置が配置されていて、これらによって画像形成部が構成されている。
【００４７】
現像器２３は、感光体ドラム１に対向して配置され、トナー３を担持し、該トナー３を感光体ドラム１との間に形成される現像領域に搬送し、トナー担持体としての現像ローラ２００を備え、感光体ドラム１の表面上に形成される静電潜像を現像ローラ２００から供給されるトナー３で現像する機能・構成を具備している。
現像ローラ２００は、その軸の両端部が、これを内蔵するハウジングである現像器ケーシング３０１の紙面の手前側および奥側に形成された図示しないケーシング側壁に、図９中矢印で示す回転方向（反時計回り）に回転自在に軸支されていて、図示しない駆動手段によって同方向に回転駆動される。
【００４８】
現像器２３は、上記現像ローラ２００の他に、図９に示すように、上記図示しないケーシング側壁により両図中矢印で示す回転方向（反時計回り）に回転自在に軸支され、現像ローラ２００にトナー３を供給する供給部材としての供給ローラ３００と、上記図示しないケーシング側壁により両図中矢印で示す回転方向（時計回り）に回転自在に軸支されたアジテータとも呼ばれる板状の攪拌部材５００と、供給ローラ３００から移動され現像ローラ２００の外周面上に担持されたトナー３を所定の層厚に規制するドクターブレードとも呼ばれるトナー層厚規制部材としての規制部材４００等とから主に構成されている。現像器ケーシング３０１の内壁に図示しない締結手段によって締結・固定されている。
【００４９】
図１０（ａ）にも例示したが、図９の現像器２３周りでも同様の動作が行われる。すなわち、矢印方向に回転する現像ローラ２００にトナー３を供給するために、例えばスポンジローラからなる供給ローラ３００をトナー３を介して現像ローラ２００に擦るような態様で接触させることで、担持するトナー３を摩擦帯電させつつ、現像ローラ２００（トナー担持体）に付着させることでナー３の供給を行っている。
【００５０】
また、図１０（ｂ）にも例示したが、図９の現像器２３周りでも同様の動作が行われ、現像前にトナー薄層を整えるために規制部材４００をトナー３を介して現像ローラ２００（トナー担持体）へ当接させて圧接する様態で、ある所定の層厚に均すことを行い、潜像担持体と対向して現像が行われるようになっている。
この際、現像ローラ２００へのトナー供給時とトナー薄層形成時にトナー３に強いストレスが与えられるので、樹脂で形成されたトナーを使用するプロセスではトナーが劣化してしまうこととなる。具体的には、トナー母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤のトナー樹脂内部への埋没であり、埋没することで流動性が低下して現像ローラ２００、規制部材４００に付着し易くなる。さらに摩擦熱も加わることで溶解してしまうことで、所謂現像ローラ２００（トナー担持体）へのフィルミング、規制部材４０へのトナー固着と言われる状態が発生する。トナー担持体と摩擦帯電するシステムでは、表層がトナー樹脂で覆われてしまうことでトナー同士の摩擦帯電と同じこととなり、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に現像量が低下して画像品質が低下するという上述の問題が発生する。
【００５１】
現像領域には、所定の現像バイアスが印加されており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像にトナー３を付勢する方向に現像電界が形成されるため、トナー３は感光体ドラム１上に現像される。また、現像領域を通過したトナー３は、現像ローラ２００と供給ローラ３００とのニップ部位置で現像ローラ２００から離れ、供給ローラ３００に戻る。その後、トナー３は攪拌部材５００に移動し、同攪拌部材５００によって攪拌されつつ、随時補給される上記トナー補給部にて、適正なトナー濃度に調整され現像ローラ２００に再び搬送される。
【００５２】
現像工程終了後、感光体ドラム１に現像されたトナーは図示しない転写装置にて、すなわち単色の画像形成装置においては転写装置（図示せず）を構成する図示しない転写ローラを介して転写紙に、図８に示したカラー画像形成装置５０においては搬送転写ベルト２５を介して転写紙Ｐに、または中間転写体としての図示しない中間転写ベルト（図示せず）に転写される。この際、感光体ドラム１に残留した残留トナーは、図９では省略しているクリーニング装置により除去・回収される。
【００５３】
（第１の実施形態）
本発明に係る現像装置は、接触または非接触現像方式に使用する１成分現像方法を用いる。接触または非接触現像方式は色々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法、導電性ゴムベルトを用いた接触現像法、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像法等がある。
【００５４】
図１を参照して、第１の実施形態の現像装置およびこれを備えた画像形成装置を説明する。第１の実施形態は、図９に総括的に示した従来の現像装置２３に代えて、図１に総括的に示す現像手段としての新規な現像装置１０を用いる点が相違する。この現像装置１０を、従来の現像装置２３に代えて、図８に示した画像形成装置の一例としてのフルカラー画像形成装置５０に適用すれば、本発明の第１の実施形態の画像形成装置の一例となる（以下の実施形態等でも同様のため、以下省略）。
【００５５】
図１に示すように、現像装置１０は、非磁性１成分現像剤としてのトナー３を像担持体１に供給すべく収容するトナー収容容器としてのホッパ４と、像担持体１に対向してホッパ４内に配置され担持したトナー３を像担持体１に形成された潜像に搬送・付着させる現像剤担持体としてのトナー担持体２（以下、「現像ローラ２」ともいう）と、ホッパ４内に配置されトナー担持体２に残留したトナーを回収するローラ状の回収部材６と、ホッパ４内に収容されたトナー３を攪拌し流動化する流動化手段・流動化部材としてのアジテータ５と、トナー担持体２に供給するトナー３に電荷を付与する電荷付与手段８とから主に構成される。
像担持体１は、図１等に示すものではドラム状で静電潜像を担持する感光体であるが、これに限らず、無端ベルト状のものも適宜使用される。トナー担持体（現像ローラ）２、アジテータ５、回収部材（回収ローラ）６は、それぞれ現像器ケーシングでもあるホッパ４に回転自在に軸支されている。
【００５６】
トナー３は、ホッパ４内に１００〜１５０ｇ収容され存在している。ホッパ４内のトナー３中には、回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ５が回転自在に軸支され、回転している。これにより、トナー３は解された状態にすることが可能である。これらトナー粒子群は、当初凝集状態にあったものがトナー間距離が広がることで流動状態になり動き易くなる。流動化する場所は、トナー担持体２に近接するところで、該流動化状態でトナー担持体２に接触する。この作用によりトナー３はほとんど帯電していない状態であるが、ファンデルワールス力等の非静電的付着力によってトナー担持体２の外周面（以下、単に「トナー担持体２」ともいう）に付着する。流動化しているためにトナー担持体２との接触確率が増加しており、均一な状態でほぼ一層状態でトナーが付着する。これはトナー３の対トナー担持体２に対する付着力Ｆ１がトナー間付着力Ｆ２より大きくなる関係（Ｆ１＞Ｆ２）になるからであり、ホッパ４内に収容されたトナー３の収容面からトナー担持体２が浮上したところでトナー間付着力が小さくなるのでトナー担持体２から落下するからである。
【００５７】
ここでトナー担持体２上に付着したトナー層はトナー担持体２の回転により、トナー担持体２上を搬送されて対向する位置に配設された電荷付与手段８としてのトナー帯電部材の放電により電荷を受けることとなる。本実施形態例ではトナー帯電部材は放電可能なワイヤチャージャであり、特にはスコロトロンである。電源はＤＣ電源であり、ワイヤに電圧が印加されると共にグリッドにも電圧が印加される。
ワイヤ材質は、タングステン等が最適でその径は６０μｍのものを使用している。ケーシングによる有効幅は２５〜３５ｍｍでケーシング背面との距離は５〜１０ｍｍである。グリッドは、その材質がＳＵＳ３０４等が最適で、その厚みは０．１ｍｍスリットが複数入っておりその開口率は８５〜９０％が最適である。
本実施形態例ではワイヤに−６［ｋＶ］印加し、グリッドに−４００［Ｖ］を印加している。この状態でトナー担持体２は低抵抗材料で形成されているのでトナーに降り注がないイオンは現像ローラ２に流れる。本条件ではトナー付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で、帯電量が平均で−２１．５［μＣ／ｇ］となり、帯電量分布も比較的シャープな状態であった。ここでトナー３に電荷が付与され、さらに搬送されることで、現像領域において静電潜像を担持している像担持体１と対向し潜像電界と現像ローラ２に印加された現像バイアスによる電界で現像が行われ顕像化される。その後、図８を参照して説明したと同様の工程、すなわち適宜、転写、定着工程を経て画像が形成される。なお、現像されなかったトナー３はバイアス電圧が印加され、トナー担持体２と同速、同方向に回転する回収部材（回収ローラ）６により回収されて適宜ホッパ４へ戻される。
電荷付与手段８は、本実施形態のワイヤチャージャに限らず、例えば放電可能なローラ状部材であってもよい（請求項８）。
【００５８】
トナー担持体２について詳述する。
トナー担持体２の表層コート材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。さらに均一にトナー担持体２にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８Ω・ｃｍに設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５Ω・ｃｍなので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００５９】
現像ローラ２について詳述する。
現像装置１０では、像担持体１として具体的にアルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体１を用いているので、トナー担持体２はゴム材料が良好で、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、トナー担持体２の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。本実施形態では直径１６ｍｍのものを用いた。また、トナー担持体２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４μｍとした。この表面粗さＲｚの範囲は、トナー３の体積平均粒径に対して１３〜８０％となり、トナー担持体２の表面に埋没することなくトナー３が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。またトナー担持体２の硬度を下げるために、金属薄板を使用した無端ベルト等も使用可能である。
【００６０】
トナー３の凝集度について詳述する。
トナー３の凝集度の測定は特開平７−１６００３３号公報に記載されているトナー凝集度の測定方法および定義が一般的に使用されている。このトナー凝集度の測定方法は、「篩の目開きが１５０μｍ（上段）、７５μｍ（中段）、４５μｍ（下段）の組合せの第１組のものと、篩の目開きが７５μｍ（上段）、４５μｍ（中段）、２２μｍ（下段）の組合せの第２組のものとを用い、上段の篩にトナー２グラムを載せ、振幅１ｍｍで、Ｔ＝２０＋｜（１．６−Ｗ）／０．０１６｜［ｓｅｃ．］但しＷはトナーの動的見掛け比重であって、Ｗ＝（Ｐ−ａ）ｃ／１００＋ａの数式で計算され、Ｐ；固め見掛け比重、ａ；ゆるみ見掛け比重、ｃ；ゆるみ見掛け比重と固め見掛け比重との比から求めた圧縮度、の数式で計算された時間を振動させた後、各篩に残留したトナーの重量を測定して次の式で計算し、
（１）｜（上段に残ったトナー重量）／２｜×１００
（２）｜（中段に残ったトナー重量）／２｜×１００×（３／５）
（３）｜（下段に残ったトナー重量）／２｜×１００×（１／５）
上記３つの計算値の合計をトナーの凝集度と定義している。
【００６１】
本実施形態では上記値で４％以上１２％以下のトナー３を使用している。凝集度は低い方が有利であるが、４より小さくすることは添加剤による流動性を向上させることでも限界である。また１２％を超えると流動化手段・流動化部材（本実施形態ではアジテータ５）の作用でも流動化しなくなり、トナー担持体２上に供給される状態も一部凝集したトナーが存在するような不均一な状態であり、それを使用して画像形成を行うと画像品質が低下していたという事実・実験結果による。
【００６２】
本現像装置１０に用いるトナー３は、高画質画像を実現するために、その平均粒径が４〜８μｍであることが必要である。本トナー３の重量平均粒径は４〜８μｍであり、さらに好ましくは５〜７μｍである。重量平均粒径４μｍ未満では長期間の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすく、人体への影響も懸念される。また重量平均粒径が８μｍを超える場合では１００μｍ以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く、画像品位が劣る傾向となる。
【００６３】
トナー３の詳細を以下に示す。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。
【００６４】
ポリエステル樹脂としては、以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
【００６５】
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【００６６】
本実施形態のトナー３で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
【００６７】
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これら顔料は、１種または２種以上を使用することができる。特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本実施形態では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
【００６８】
本実施形態で用いるトナー３には、電荷制御剤をトナー粒子内部に配合（内添）している。電荷制御剤によって、現像システムに応じた最適の電荷量コントロールが可能となり、特に本実施形態では、粒度分布と電荷量とのバランスをさらに安定したものとすることが可能である。トナーを正電荷性に制御するものとして、ニグロシンおよび四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。また、トナーを負電荷性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
また、本実施形態におけるトナー３には定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着装置における定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。
【００６９】
離型剤等の分散性を向上させるなどの目的のために、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。
樹脂は、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎることなく低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、トナーの低温定着性の向上に非常に有効である。
【００７０】
トナー粒子の円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。本実施形態の現像装置１０で使用するトナー３の形状が、上記装置を用いて測定した結果、投影時に円形度が９０％以上であった。円形度が９０％未満のトナーを使用すると、添加剤の被覆率が低下し、流動性が得られ難くなって均一な層厚分布で供給不可となる点から好ましくない。
【００７１】
また、前述したように本実施形態のトナー３は、流動性向上剤として無機微粉体をトナー表面に付着または固着させたものである。この無機微粉体の平均粒径は、１０〜２００ｎｍが適している。１０ｎｍより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００ｎｍより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
【００７２】
本実施形態の無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。すなわち、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等である。
【００７３】
無機微粉体は、トナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００ｎｍの小さい粒径のものが最適である。１０ｎｍより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００ｎｍより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
また、本実施形態のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内でさらに他の添加剤、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤；あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。また、本評価法は混練り工程や粉砕工程を用いないで作製するスプレードライ法などで作製したトナー、カプセルトナーにも使用できる。
【００７４】
凝集度１２％以下としたが、これはトナー３が流動化手段・部材（本実施形態ではアジテータ５）により十分流動化される必要があるためである。凝集度が１２％を超えると流動化が十分行えなくなるのでトナー担持体２と接触した時にトナー担持体２表面に均一にトナー３が付着しない。ところが凝集度が１２％以下で流動化部材としてのアジテータ５により十分流動化された場合にはトナー３はトナー担持体２と接触するとほぼ均一に１層レベルでトナー担持体２に付着する。
【００７５】
図２に示すように、経時におけるトナーの添加剤埋没ランクを本発明（本実施形態）と現行（従来）のものと比較試験を行ったところ、本発明ではプリント枚数が１００［ｋ（１０００）枚］を超えても添加剤埋没ランクは４.５を維持しているのに対して、現行のものでは２０［ｋ（１０００）枚］でランク３になり、５０［ｋ（１０００）枚］ではランク１となった。これにより、本実施形態によれば、現像ローラ２へのトナー３の供給およびトナー３への電荷付与を従来の摩擦帯電を利用せずに非接触で非静電的付着力、放電によるイオンシャワーを利用することでトナー３に機械的なストレスを与えること無く、画像形成を行えるため経時でも劣化すること無く、画像品質を維持することができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
図３および図４を参照して、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、現像装置１０に代えて、図３に示す現像装置１０Ａを用いる点が主に相違する。
第２の実施形態の現像装置１０Ａは、第１の実施形態の現像装置１０と比較して、ローラ状部材で形成されたトナー担持体２に代えて、トナー担持体２Ａが無端状ベルト１１で構成され、像担持体１にトナー３を供給するトナー供給領域に凹凸を有した凹凸ローラ１２が配設される。無端状ベルト１１は、共にホッパ４に回転自在に軸支された凹凸ローラ１２とローラ１３との間に巻き掛け・張設されている。凹凸ローラ１２は、図示しない電動モータ等の駆動源により回転駆動される駆動ローラであり、ローラ１３は無端状ベルト１１を介して従動する従動ローラである。
第２の実施形態は、上述の相違点以外は、第１の実施形態の現像装置１０およびその画像形成装置と同様である。
【００７７】
無端状ベルト１１は、可撓性ないし弾性を有するもので弾性体であるゴム材料の表層に樹脂がコーティングされているものが用いられる。ゴムはＪＩＳ−Ａで２０〜３０°相当のシリコン、ブタジエン等のゴム材料が最適である。本実施形態例では、厚みが１．５［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａで２５°のシリコンゴムを使用している。表層にはシリコン系樹脂をコーティングし、その厚みは２０［μｍ］である。
ここで、トナー担持体２Ａにおける無端状ベルト１１の像担持体１側に配置された凹凸ローラ１２の表面には複数の凹凸・鋸歯状の突起が設けられてある。凹凸ローラ１２は、断面円筒状ないし円形状の部材である。図４に示すように、凹凸ローラ１２は、その直径が２〜３［ｍｍ］で、凹凸の高さが０．５〜１．５［ｍｍ］の高さである。これは一例であって凹凸ローラ１２の突起の直径および高さは適宜決めることができるが、トナー供給領域で突起の裏打ちにより該トナー担持体２Ａの無端状ベルト１１形状が突起にならい、材料が可撓性を有することから表面積が大きくなった状態でトナー３が供給されることになる。トナー担持体２Ａへは約トナー３の一層が付着し、トナー３の供給後は伸ばされた部分が元に戻り復元するので、実質はトナー付着量が増加する。これによりトナー担持体２Ａへのトナー供給量を多めに制御することが可能となる。
凹凸ローラ１２の凹凸突起の高さの設定は、可撓性部材である無端状ベルト１１がローラ状部材である凹凸ローラ１２と別のローラ状部材１３との間に巻き掛けられる際の張力を調整することで、上記凹凸の高さを調整することが可能となる。
【００７８】
第１および第２の実施形態において、流動化手段はアジテータ５に限らず、これに代えて、図５に示すようなエア流れ生成手段であってもよい。同図において、エアノズル１４の一方をエアポンプ１５に連通・接続し、他方をホッパ４に設けた図示しない開口に連通接続し、エアポンプ１５およびエアノズル１４により生成したエア流れａをホッパ４内トナー粒子群に送り込むようにしてもよい。この場合の条件は、エア圧送量は０．５ｌ／ｍｉｎ程度であり、現像装置１０Ａのホッパ４の別の場所にはエア抜きのためのフィルタが配設してある。エアポンプ１５の作動によりエア流れａが生成されることでエアがホッパ４内トナー粒子群に流入すると、該トナー粒子群は当初凝集状態にあったものがトナー間距離が広がることで流動状態になり動き易くなる。流動化した場所はトナー担持体２Ａの無端状ベルト１１に近接するところで、トナー３が流動化状態でトナー担持体２Ａに接触することとなる。
【００７９】
（第３の実施形態）
図６を参照して、第３の実施形態を説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と比較して、現像装置１０に代えて、図６に示す現像装置１０Ｂを用いる点が主に相違する。
第２の実施形態の現像装置１０Ｂは、第１の実施形態の現像装置１０と比較して、アジテータ５を除去しこれに代えて、流動化手段としての振動部材７を用い、これをホッパ４外壁面に当接させた点のみ相違する。
第３の実施形態は、上述の相違点以外は、第１の実施形態の現像装置１０およびその画像形成装置と同様である。
【００８０】
振動部材７による振動の振幅は、最大数ｍｍであり、周波数は１００〜５００［Ｈｚ］が有効であるが、ホッパ４およびトナー粒子の特性に応じて調整可能なものが良い。図６に示すように、ホッパ４裏側に配設された振動部材７は、小さくは電圧を印加できるピエゾ素子があり、さらに電動モータの駆動軸に偏芯した錘を付けたものが回転して振動を発生するものなどが採用できる。本実施形態例では後者を使用してトナーの流動化を行う。ホッパ４に取り付けられた振動部材７が周波数２００［Ｈｚ］で振動しており、この影響でホッパ４およびホッパ４内部のトナー粒子群が振動する。該トナー粒子群が振動することで、本来、凝集状態にあった該トナー粒子群が解れて各トナー間の距離が徐々に大きくなり、遂には流動化する。流動化した該トナー粒子群は第１や第２の実施形態例と同様にトナー担持体２，２Ａに接触することでその外周表面に付着し、搬送される。途中に配設された電化付与手段８におけるワイヤチャージャ通過時にイオンシャワーを受けてトナー３に電荷が付与されて、現像領域で予め潜像が形成された像担持体１と対向し、印加バイアスにより電界を形成されることで現像が行われ、トナーによる顕像化がなされる。その後転写、定着工程を経て画像が形成される。
【００８１】
（第４の実施形態）
図７を参照して、第４の実施形態を説明する。第４の実施形態は、第１の実施形態と比較して、現像装置１０に代えて、図７に示す現像装置１０Ｃを用いる点が主に相違する。
第４の実施形態の現像装置１０Ｃは、第１の実施形態の現像装置１０と比較して、ホッパ４内のトナー粒子群に、トナー３を帯電させる粒子状のトナー帯電部材１６が分散されている点が相違する。
第４の実施形態は、上述の相違点以外は、第１の実施形態の現像装置１０およびその画像形成装置と同様である。
【００８２】
図７に示すように、ホッパ４内に配設された流動化手段・流動化部材であり、また攪拌部材でもあるアジテータ５の回転によりトナーが流動化され、その時にトナーを帯電させる粒子状のトナー帯電部材１６が分散されており、流動化時に帯電させることでトナー担持体２とホッパ４間に電界を形成して供給する。本実施形態のアジテータ５は、金属棒により形成され、トナー３を攪拌すると共に隣る羽根同士に囲まれた部位にトナー帯電部材１６を保持して回転し、トナーが十分通過できる状態に構成されているので、トナー３と上記部位のトナー帯電部材１６とが接触することで摩擦帯電するものである。また帯電したトナー３はアジテータ５の軸に印加されたバイアス電圧によりアジテータ５からトナー担持体２方向へ移動して十分なトナー量が供給されることとなる。
粒子状のトナー帯電部材１６は、これに限らず、導電性樹脂で形成してもよい（請求項１０）。
【００８３】
本発明の実施形態は、上述したものに限らず、図１、図３、図６、図７に示した現像装置１０，１０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃの何れか一つの現像装置を、像担持体１、図８に示した帯電装置２２Ｙ〜２２Ｂｋの総括的な帯電装置２２、クリーニング装置２６Ｙ〜２６Ｂｋの総括的なクリーニング装置２６と共に一体的に保持するカートリッジ容器（図示せず）内に設けたプロセスカートリッジであってもよく、このプロセスカートリッジを装置本体４５に対して一括して着脱自在に構成してもよい。
このようなプロセスカートリッジを構成した実施形態によれば、上述した第１〜第４の実施形態等の利点・作用効果を奏することは元より、プロセスカートリッジを有しているので、図８に示す装置本体４５への着脱を容易にし、操作性を向上することができる。
【００８４】
プロセスカートリッジは、上述したものに限らず、像担持体と、帯電手段、クリーニング手段および現像手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、現像装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの何れか一つに記載の現像装置を有するものであってもよい。また、上記プロセスカートリッジを具備する画像形成装置であってもよい。
【００８５】
以上説明したとおり、本発明は、非磁性１成分の現像剤としてのトナーを使用する電子写真方式の画像形成装置や多色・カラー画像形成装置、あるいはプロセスカートリッジを具備する画像形成装置の現像装置にも適用できるものである。
本発明を実施例を含む特定の実施形態等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した実施形態等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１の実施形態を示す現像装置周りの要部の簡略的な断面図である。
【図２】第１の実施形態の現像装置を備えた画像形成装置で、経時におけるトナーの添加剤埋没ランクを本発明と従来のものと比較試験を行った結果のグラフである。
【図３】第２の実施形態を示す現像装置周りの要部の簡略的な断面図である。
【図４】図３の現像装置における要部の正面図である。
【図５】エア流れ生成手段を構成するエアノズルおよびエアポンプ周りの簡略的な図である。
【図６】第３の実施形態を示す現像装置周りの要部の簡略的な断面図である。
【図７】第４の実施形態を示す現像装置周りの要部の簡略的な断面図である。
【図８】本発明を適用する画像形成装置の装置本体側の内部構成例を示す概略的な断面図である。
【図９】図８の現像装置周りを示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来の現像装置のトナー担持体（現像ローラ）を平面状に展開して供給部材（供給ローラ）との関係で、（ｂ）は、同様に規制部材（ドクターブレード）との関係で、それぞれトナーに与えるストレスを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１    感光体・像担持体
２    トナー担持体（現像剤担持体）
３    トナー（非磁性１成分現像剤）
４    ホッパ（現像剤収容器、トナー収容容器）
５    アジテータ（流動化手段・流動化部材、攪拌部材）
６    回収部材
７    振動部材（流動化手段・流動化部材）
８    電化付与手段
１０、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    現像装置（現像手段）
１１    無端状ベルト（無端ベルト状の部材）
１４    エアノズル（エア流れ生成手段）
１５    エアポンプ（エア流れ生成手段）
１６    トナー帯電部材（現像剤帯電部材）
５０    フルカラー画像形成装置（画像形成装置）
Ｐ    転写紙（シート状記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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